DE102021204086A1 - heterodyne interferometer - Google Patents

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Andreas Königer
Sascha Bleidistel
Pascal Heller
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Carl Zeiss SMT GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heterodyninterferometer zur Ermittlung einer Distanz in einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie. Das erfindungsgemäße Heterodyninterferometer weist eine Interferometeroptik (8), einen Detektor (7) zur Detektion von Licht eines Lichtbündels, das die Interferometeroptik (8) passiert hat, eine als eine Gradientenindex-Faser ausgebildete optische Faser (6) zur Übertragung des Lichts von der Interferometeroptik (8) zum Detektor (7) und eine Einkoppeloptik (5) zur Anpassung des Durchmessers und der numerischen Apertur des Lichtbündels an die optische Faser (6) auf.The invention relates to a heterodyne interferometer for determining a distance in a microlithographic projection exposure system. The heterodyne interferometer according to the invention has interferometer optics (8), a detector (7) for detecting light from a light beam that has passed through the interferometer optics (8), an optical fiber (6) designed as a gradient index fiber for transmitting the light from the interferometer optics (8) to the detector (7) and coupling optics (5) for adapting the diameter and the numerical aperture of the light beam to the optical fiber (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Heterodyninterferometer.The invention relates to a heterodyne interferometer.

Bei einem Heterodyninterferometer werden interferometrische Messungen mit Licht durchgeführt, das wenigstens zwei verschiedene Frequenzen aufweist. Durch die Überlagerung der beiden Frequenzen entsteht eine Schwebung, deren Frequenz in der Regel zwar deutlich geringer als die beiden Frequenzen des Lichts ist, aber dennoch ein relativ hochfrequentes Signal im Megahertzbereich darstellt, so dass der Rauschanteil bei der Messung geringgehalten werden kann. Mit einem Heterodyninterferometer können somit sehr präzise Messungen, beispielsweise sehr präzise Distanzmessungen durchgeführt werden. Solche Distanzmessungen können zum Beispiel dazu verwendet werden, in einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, insbesondere der EUV-Lithographie, die Position eines Spiegels oder eines anderen optischen Elements zu ermitteln. Auf Basis der ermittelten Werte für die Position kann der Spiegel oder das sonstige optische Element in eine gewünschte Position bewegt werden. Bei einer Distanzmessung in einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie kann die Interferometeroptik beispielsweise innerhalb eines Beleuchtungssystems oder innerhalb eines Projektionssystems und der Detektor außerhalb des Beleuchtungssystems oder Projektionssystems angeordnet sein. Die Übertragung des optischen Signals von der Interferometeroptik zum Detektor kann dann mittels eines Lichtleiters, insbesondere mittels einer optischen Faser erfolgen.In a heterodyne interferometer, interferometric measurements are performed with light having at least two different frequencies. The superimposition of the two frequencies creates a beat, the frequency of which is usually significantly lower than the two frequencies of light, but still represents a relatively high-frequency signal in the megahertz range, so that the noise component in the measurement can be kept low. Very precise measurements, for example very precise distance measurements, can thus be carried out with a heterodyne interferometer. Such distance measurements can be used, for example, to determine the position of a mirror or another optical element in a microlithographic projection exposure system, in particular EUV lithography. The mirror or other optical element can be moved to a desired position on the basis of the determined values for the position. In the case of a distance measurement in a microlithographic projection exposure system, the interferometer optics can be arranged, for example, within an illumination system or within a projection system and the detector can be arranged outside of the illumination system or projection system. The optical signal can then be transmitted from the interferometer optics to the detector by means of a light guide, in particular by means of an optical fiber.

So ist aus der US4784489B ein Empfänger für ein Zweifrequenz-Laserinterferometer bekannt, bei dem eine Detektor-Fotodiode über eine optische Faser mit einem Abschnitt des Empfängers verbunden ist, in den Licht eines Zwei-Frequenz-Interferometers eingespeist wird.That's it US4784489B a receiver for a dual frequency laser interferometer is known in which a detector photodiode is connected via an optical fiber to a portion of the receiver into which light from a dual frequency interferometer is fed.

Insbesondere bei einer Projektionsbelichtungsanlage der EUV-Lithographie kann es vorkommen, dass die für die Weiterleitung der Interferenzsignale verwendete optische Faser mehrere Meter bis mehrere zehn Meter lang ist. Wenn als optische Faser eine herkömmliche Sufenindex-Multimodefaser eingesetzt wird, kann die Modendispersion innerhalb dieser optischen Faser zu stark unterschiedlichen Laufzeiten des Signals für verschiedene Fasermoden führen. Äußere mechanische Bewegungen und Vibrationen können lokale Biegeradien der optischen Faser beeinflussen und mechanische Spannungen in den optischen Fasern hervorrufen, was wiederum zu einer Änderung der Modenverteilung innerhalb der optischen Faser führen kann. Dadurch entstehen zeitlich veränderliche Laufzeitvariationen die mit der Splitfrequenz des Heterodyninterferometers direkt in Phasen- und Positionsfehler übersetzt werden. All diese Effekte wirken sich negativ auf die bei der Distanzmessung mit dem Heterodyninterferometer erzielbare Genauigkeit aus.Particularly in the case of a projection exposure system for EUV lithography, it can happen that the optical fiber used for forwarding the interference signals is several meters to several tens of meters long. If a conventional step-index multimode fiber is used as the optical fiber, the mode dispersion within this optical fiber can lead to very different propagation times of the signal for different fiber modes. External mechanical movements and vibrations can affect local bending radii of the optical fiber and cause mechanical stresses in the optical fibers, which in turn can lead to a change in the mode distribution within the optical fiber. This results in runtime variations that change over time, which are translated directly into phase and position errors with the split frequency of the heterodyne interferometer. All of these effects have a negative effect on the accuracy that can be achieved when measuring distances with the heterodyne interferometer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem Heterodyninterferometer eine möglichst hohe Messgenauigkeit, insbesondere bei einer Distanzmessung in einem Projektionssystem der Mikrolithographie und/oder insbesondere bei einer räumlich getrennten Anordnung von Interferometeroptik und Detektor, zu erzielen.The object of the invention is to use a heterodyne interferometer to achieve the highest possible measurement accuracy, in particular in a distance measurement in a microlithographic projection system and/or in particular in a spatially separate arrangement of interferometer optics and detector.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the combination of features of claim 1.

Das erfindungsgemäße Heterodyninterferometer zur Ermittlung einer Distanz in einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie weist eine Interferometeroptik, einen Detektor zur Detektion von Licht eines Lichtbündels, das die Interferometeroptik passiert hat, eine als eine Gradientenindex-Faser ausgebildete optische Faser zur Übertragung des Lichts von der Interferometeroptik zum Detektor und eine Einkoppeloptik zur Anpassung des Durchmessers und der numerischen Apertur des Lichtbündels an die optische Faser auf.The heterodyne interferometer according to the invention for determining a distance in a microlithographic projection exposure system has interferometer optics, a detector for detecting light from a light beam that has passed the interferometer optics, an optical fiber designed as a gradient index fiber for transmitting the light from the interferometer optics to the detector and coupling optics for adapting the diameter and the numerical aperture of the light beam to the optical fiber.

Das erfindungsgemäße Heterodyninterferometer hat den Vorteil, dass es eine hohe Messgenauigkeit ermöglicht. Die verwendete optische Faser weist eine vergleichsweise geringe Modendispersion auf, so dass es lediglich zu geringen Laufzeitdifferenzen kommt. Dadurch reduzieren sich die Auswirkungen von Vibrationen, Temperatureinwirkungen und anderer Umgebungseinflüsse auf die Messgenauigkeit. Das ermöglicht den Einsatz einer relativ langen optischen Faser und somit einer räumlich getrennten Anordnung der Interferometeroptik und des Detektors ohne die Messgenauigkeit in einem unzulässigen Ausmaß zu beeinträchtigen. Demgemäß eignet sich das erfindungsgemäße Heterodyninterferometer insbesondere auch für die EUV-Lithografie. Durch eine Optimierung des Brechungsindex-Profils der als Gradientenindex-Faser ausgebildeten optischen Faser kann die Laufzeitvariation an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.The heterodyne interferometer according to the invention has the advantage that it enables high measurement accuracy. The optical fiber used has a comparatively low mode dispersion, so that there are only small propagation time differences. This reduces the effects of vibrations, temperature effects and other environmental influences on the measurement accuracy. This enables the use of a relatively long optical fiber and thus a spatially separate arrangement of the interferometer optics and the detector without impairing the measurement accuracy to an impermissible extent. Accordingly, the heterodyne interferometer according to the invention is also particularly suitable for EUV lithography. The transit time variation can be adapted to the respective requirements by optimizing the refractive index profile of the optical fiber designed as a gradient index fiber.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Heterodyninterferometer zur Ermittlung einer Distanz in einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, mit einer Interferometeroptik, einem Detektor zur Detektion von Licht eines Lichtbündels, das die Interferometeroptik passiert hat, einer optischen Faser zur Übertragung des Lichts von der Interferometeroptik zum Detektor, wobei die optische Faser eine Modendispersion von maximal 1 ps/m aufweist und einer Einkoppeloptik zur Anpassung des Durchmessers und der numerischen Apertur des Lichtbündels an die optische Faser.Furthermore, the invention relates to a heterodyne interferometer for determining a distance in a microlithographic projection exposure system, with interferometer optics, a detector for detecting light of a light bundle that has passed the interferometer optics, an optical fiber for transmitting the light from the interferometer optics to the detector, the optical fiber has a mode dispersion of at most 1 ps/m and coupling optics to adjust the diameter serers and the numerical aperture of the light beam to the optical fiber.

Der Durchmesser des Lichtbündels kann beim Auftreffen auf die optische Faser im Wesentlichen mit dem Durchmesser der Grundmode der optischen Faser übereinstimmen. Das hat den Vorteil, dass in der optischen Faser nur wenige Moden angeregt werden und somit nur geringe Laufzeitdifferenzen auftreten.The diameter of the light bundle when impinging on the optical fiber can essentially match the diameter of the fundamental mode of the optical fiber. This has the advantage that only a few modes are excited in the optical fiber and therefore only small transit time differences occur.

Die numerische Apertur des Lichtbündels kann beim Auftreffen auf die optische Faser im Wesentlichen mit der numerischen Apertur der optischen Faser übereinstimmen. Dadurch können die Lichtverluste geringgehalten werden.The numerical aperture of the light bundle when impinging on the optical fiber can essentially correspond to the numerical aperture of the optical fiber. As a result, the light losses can be kept low.

Die Einkoppeloptik kann beispielsweise eine Teleskopoptik aufweisen. Das ermöglicht eine sehr gute Anpassung des Durchmessers des Lichtbündels an die optische Faser.The coupling optics can have a telescope optics, for example. This enables the diameter of the light beam to be very well matched to the optical fiber.

An einem Ende der optischen Faser kann eine Linse derart angeordnet sein, dass die Linse die optische Faser berührt. Das ermöglicht eine effiziente Lichteinkoppelung in die optische Faser. Wenigstens ein Ende der optischen Faser kann eine Antireflexschicht aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens ein Ende der optischen Faser einen von 90° abweichenden Winkel mit der Richtung der Längserstreckung der optischen Faser in einem unmittelbar an das Ende angrenzenden Bereich der optischen Faser aufweisen. Beide Maßnahmen vermeiden oder reduzieren störende Rückreflexe an den Faserenden und damit verbundene Etalon-Effekte sowie Störungen der Laufzeiteigenschaften.A lens may be placed at an end of the optical fiber such that the lens touches the optical fiber. This enables efficient light coupling into the optical fiber. At least one end of the optical fiber may have an anti-reflective coating. Additionally or alternatively, at least one end of the optical fiber can have an angle deviating from 90° with the direction of the longitudinal extent of the optical fiber in a region of the optical fiber directly adjacent to the end. Both measures avoid or reduce disturbing back reflections at the fiber ends and associated etalon effects as well as disturbances in the propagation time characteristics.

Der Brechungsindex und die numerische Apertur der optischen Faser können durch eine Dotierung an die Einkoppeloptik angepasst sein. Das ermöglicht die Nutzung einer bestehenden Einkoppeloptik.The refractive index and the numerical aperture of the optical fiber can be adapted to the coupling optics by doping. This allows the use of an existing coupling optics.

Die Interferometeroptik kann einen Rückreflektor aufweisen, der an einem optischen Element der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet ist. Das ermöglicht eine Distanzmessung des optischen Elements.The interferometer optics can have a back reflector, which is arranged on an optical element of the projection exposure system. This enables a distance measurement of the optical element.

Die optische Faser kann als eine Photonic-Crystal-Faser ausgebildet sein. Ebenso ist es auch möglich, dass die optische Faser als eine Singlemode-Faser ausgebildet ist. Das hat den Vorteil, dass die Laufzeiteigenschaften des Lichtsignals kaum beeinträchtigt werden und eine sehr hohe Messgenauigkeit erzielbar ist.The optical fiber can be in the form of a photonic crystal fiber. It is also possible for the optical fiber to be in the form of a single-mode fiber. This has the advantage that the propagation time properties of the light signal are hardly affected and a very high measurement accuracy can be achieved.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Beleuchtungssystem der Mikrolithographie mit einem erfindungsgemäßen Heterodyninterferometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche.The invention further relates to an illumination system for microlithography with a heterodyne interferometer according to one of the preceding claims.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Projektionssystem der Mikrolithographie mit einem erfindungsgemäßen Heterodyninterferometer.The invention also relates to a projection system for microlithography with a heterodyne interferometer according to the invention.

Schließlich betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie mit einem erfindungsgemäßen Heterodyninterferometer.Finally, the invention relates to a projection exposure system for microlithography with a heterodyne interferometer according to the invention.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Beleuchtungssystem der Mikrolithographie, ein Projektionssystem der Mikrolithographie und eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, die jeweils das erfindungsgemäße Messsystem aufweisen.The invention also relates to an illumination system for microlithography, a projection system for microlithography and a projection exposure system for microlithography, each of which has the measuring system according to the invention.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing.

Es zeigen

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Heterodyninterferometers in einer schematischen Darstellung,
  • 2 einen Querschnitt und ein Brechungsindexprofil einer optischen Faser, die ein Stufenindex-Profil aufweist, in einer schematischen Darstellung,
  • 3 einen Querschnitt und ein Brechungsindexprofil einer optischen Faser, die ein Gradientenindex-Profil aufweist, in einer schematischen Darstellung,
  • 4 ein Ausführungsbeispiel der Einkoppeloptik in einer schematischen Darstellung,
  • 5 eine mögliche Ausgestaltung der Einkoppelung in eine optische Faser, die als Singlemode-Faser ausgebildet ist, in einer schematischen Darstellung.
Show it
  • 1 an embodiment of a heterodyne interferometer according to the invention in a schematic representation,
  • 2 a cross section and a refractive index profile of an optical fiber having a step index profile in a schematic representation,
  • 3 a cross section and a refractive index profile of an optical fiber having a graded index profile in a schematic representation,
  • 4 an embodiment of the coupling optics in a schematic representation,
  • 5 a possible embodiment of the coupling into an optical fiber, which is designed as a single-mode fiber, in a schematic representation.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Heterodyninterferometers in einer schematischen Darstellung. 1 shows an embodiment of a heterodyne interferometer according to the invention in a schematic representation.

Das Heterodyninterferometer weist einen Heterodynlaser 1, einen Polarisationsstrahlteiler 2, einen ersten Rückreflektor 3, einen zweiten Rückreflektor 4, eine Einkoppeloptik 5, eine optische Faser 6 und einen Detektor 7 auf. Der Polarisationsstrahlteiler 2 und die beiden Rückreflektoren 3, 4 werde im Folgenden gemeinsam als Interferometeroptik 8 bezeichnet.The heterodyne interferometer has a heterodyne laser 1 , a polarization beam splitter 2 , a first back reflector 3 , a second back reflector 4 , coupling optics 5 , an optical fiber 6 and a detector 7 . The polarization beam splitter 2 and the two rear reflectors 3, 4 are collectively referred to as interferometer optics 8 in the following.

Weiterhin sind in 1 noch ein Gehäuse 9 und ein optisches Element 10 eines Projektionssystems der Mikrolithographie dargestellt. Das Projektionssystem kann weitere optische Elemente enthalten, die in 1 nicht dargestellt sind und ist Bestandteil einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, insbesondere der EUV-Mikrolithographie, die weitere nicht figürlich dargestellte Komponenten, wie beispielsweise eine Lichtquelle, ein Beleuchtungssystem, eine Reticlestage, eine Waferstage usw. aufweist.Furthermore are in 1 a housing 9 and an optical element 10 of a microlithographic projection system are also shown. The projection system can contain further optical elements who in 1 are not shown and is part of a projection exposure system of microlithography, in particular EUV microlithography, which has other components not shown in the figures, such as a light source, an illumination system, a reticle stage, a wafer stage, etc.

Die Interferometeroptik 8, die Einkoppeloptik 5 und das optische Element 10 sind innerhalb des Gehäuses 9 des Projektionssystems angeordnet. Der Heterodynlaser 1 und der Detektor 7 sind außerhalb des Gehäuses 9 des Projektionssystems angeordnet. Die optische Faser 6 ist teils innerhalb und teils außerhalb des Gehäuses 9 des Projektionssystems angeordnet.The interferometer optics 8, the coupling optics 5 and the optical element 10 are arranged within the housing 9 of the projection system. The heterodyne laser 1 and the detector 7 are arranged outside the housing 9 of the projection system. The optical fiber 6 is arranged partly inside and partly outside the housing 9 of the projection system.

Der Heterodynlaser 1 ist nicht zwingend dem Heterodyninterferometer zuzuordnen, sondern kann auch als eine separate Komponente angesehen werden. Die Wellenlänge der vom Heterodynlaser 1 erzeugten Laserstrahlung, die in 1 als eine gestrichelte Linie dargestellt und deren Ausbreitungsrichtung durch Pfeile angedeutet ist, beträgt beispielsweise 633 nm. Diese Laserstrahlung weist zwei Komponenten auf, die sich sowohl hinsichtlich ihrer Frequenz als auch hinsichtlich ihres Polarisationszustands unterscheiden. Eine erste Komponente der Laserstrahlung weist eine Frequenz f1 auf, eine zweite Komponente der Laserstrahlung weist eine Frequenz f2 auf. Der Frequenzunterschied zwischen den Frequenzen f1 und f2 beträgt 10 MHz. Verglichen mit den Frequenzen f1 und f2 selbst, die jeweils mehrere hundert Terrahertz betragen, ist der Frequenzunterschied extrem gering, so dass beide Komponenten eine nahezu identische Wellenlänge von ca. 633 nm aufweisen.The heterodyne laser 1 does not necessarily have to be assigned to the heterodyne interferometer, but can also be viewed as a separate component. The wavelength of the laser radiation generated by the heterodyne laser 1, which is 1 shown as a dashed line and whose direction of propagation is indicated by arrows, is 633 nm, for example. This laser radiation has two components that differ both in terms of their frequency and their state of polarization. A first component of the laser radiation has a frequency f 1 and a second component of the laser radiation has a frequency f 2 . The frequency difference between frequencies f 1 and f 2 is 10 MHz. Compared to the frequencies f 1 and f 2 themselves, which are each several hundred terahertz, the frequency difference is extremely small, so that both components have an almost identical wavelength of about 633 nm.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide Komponenten der Laserstrahlung linear polarisiert, wobei die Polarisationsrichtungen der beiden Komponenten senkrecht aufeinander stehen. Die Polarisationsrichtung der ersten Komponente der Laserstrahlung verläuft parallel zur Zeichenebene und ist in 1 durch einen Strich dargestellt. Die Polarisationsrichtung der zweiten Komponente der Laserstrahlung verläuft senkrecht zur Zeichenebene und ist in 1 durch einen Punkt dargestellt.In the exemplary embodiment shown, both components of the laser radiation are linearly polarized, with the directions of polarization of the two components being perpendicular to one another. The direction of polarization of the first component of the laser radiation runs parallel to the plane of the drawing and is in 1 represented by a dash. The direction of polarization of the second component of the laser radiation runs perpendicular to the plane of the drawing and is in 1 represented by a point.

Die vom Heterodynlaser 1 erzeugte Laserstrahlung trifft auf den Polarisationsstrahlteiler 2, der innerhalb des Gehäuses 9 des Projektionssystems angeordnet ist. Beim Auftreffen auf den Polarisationsstrahlteiler 2 ist lediglich ein Lichtbündel vorhanden, das beide Komponenten der Laserstrahlung enthält. Der Polarisationsstrahlteiler 2 lässt die erste Komponente der Laserstrahlung ohne Ablenkung passieren, so dass diese auf den ersten Rückreflektor 3 trifft, der am optischen Element 10 befestigt ist und sich somit zumindest bzgl. eines Bewegungsfreiheitsgrads in identischer Weise bewegt wie das optische Element 10. Die erste Komponente der Laserstrahlung wird vom ersten Rückreflektor 3 parallel versetzt zurück reflektiert und trifft wieder auf den Polarisationsstrahlteiler 2, passiert diesen ohne Ablenkung und trifft schließlich auf die Einkoppeloptik 5.The laser radiation generated by the heterodyne laser 1 impinges on the polarization beam splitter 2, which is arranged inside the housing 9 of the projection system. When it strikes the polarization beam splitter 2, only one light bundle is present, which contains both components of the laser radiation. The polarization beam splitter 2 allows the first component of the laser radiation to pass without deflection, so that it hits the first back reflector 3, which is attached to the optical element 10 and thus moves in an identical manner to the optical element 10 with regard to at least one degree of freedom of movement. The first The component of the laser radiation is reflected back in a parallel offset manner by the first rear reflector 3 and hits the polarization beam splitter 2 again, passes through it without being deflected and finally hits the coupling optics 5.

Die zweite Komponente der auf den Polarisationsstrahlteiler 2 auftreffenden Laserstrahlung wird vom Polarisationsstrahlteiler 2 um 90° abgelenkt und trifft anschließend auf den zweiten Rückreflektor 4, der ortsfest angeordnet und dem Polarisationsstrahlteiler 2 unmittelbar benachbart ist. Insbesondere kann der zweite Rückreflektor 4 am Polarisationsstrahlteiler 2 befestigt sein. Der zweite Rückreflektor 4 reflektiert die zweite Komponente der Laserstrahlung parallel versetzt zurück, so dass sie wieder auf den Polarisationsstrahlteiler 2 trifft. Beim erneuten Passieren des Polarisationsstrahlteilers 2 wird die zweite Komponente der Laserstrahlung abermals um 90° abgelenkt und trifft anschließend auf die Einkoppeloptik 5. Dabei stimmen sowohl der Auftreffbereich als auch die Auftreffrichtung mit der ersten Komponente der Laserstrahlung überein.The second component of the laser radiation impinging on the polarization beam splitter 2 is deflected by 90° by the polarization beam splitter 2 and then impinges on the second back reflector 4, which is stationary and the polarization beam splitter 2 is directly adjacent. In particular, the second back reflector 4 can be attached to the polarization beam splitter 2 . The second back reflector 4 reflects the second component of the laser radiation back in a parallel offset manner, so that it hits the polarization beam splitter 2 again. When passing through the polarization beam splitter 2 again, the second component of the laser radiation is again deflected by 90° and then hits the coupling optics 5. Both the impact area and the impact direction match the first component of the laser radiation.

Die Laserstrahlung wird somit vom Polarisationsstrahlteiler 2 in ein erstes Lichtbündel, das die erste Komponente der Laserstrahlung enthält und in ein zweites Lichtbündel, das die zweite Komponente der Laserstrahlung enthält, aufgetrennt. Das erste Lichtbündel und das zweite Lichtbündel legen verschiedene optische Wege durch die Interferometeroptik 8 zurück und werden nach Passieren der Interferometeroptik 8 wieder zu einem gemeinsamen Lichtbündel zusammengeführt. Die Differenz der optischen Wege, welche die beiden Lichtbündel beim Passieren der Interferometeroptik 8 zurücklegen, hängt von der Distanz zwischen dem ersten Rückreflektor 3 und dem Polarisationsstrahlteiler 2 und somit von der Position des optischen Elements 10 ab.The laser radiation is thus split by the polarization beam splitter 2 into a first light bundle, which contains the first component of the laser radiation, and into a second light bundle, which contains the second component of the laser radiation. The first light bundle and the second light bundle cover different optical paths through the interferometer optics 8 and, after passing through the interferometer optics 8, are combined again to form a common light bundle. The difference in the optical paths covered by the two light beams when passing through the interferometer optics 8 depends on the distance between the first back reflector 3 and the polarization beam splitter 2 and thus on the position of the optical element 10 .

Mit Hilfe der Einkoppeloptik 5 wird das Licht des zusammengeführten Lichtbündels in die optische Faser 6 eingekoppelt und von der optischen Faser 6 zum Detektor 7 übertragen. Die Einkoppeloptik 5, der Einkoppelvorgang und die Ausbildung der optischen Faser 6 werden im Folgenden noch näher beschrieben.The light of the combined light beam is coupled into the optical fiber 6 with the aid of the in-coupling optics 5 and is transmitted from the optical fiber 6 to the detector 7 . The in-coupling optics 5, the in-coupling process and the formation of the optical fiber 6 are described in more detail below.

Bei der optischen Faser 6 handelt es sich um eine Multimode-Faser, so dass beim Einkoppeln des Lichts mehrere Moden in der optischen Faser 6 angeregt werden und somit der Transport des Lichtsignals durch die optische Faser 6 mittels mehrerer Moden erfolgt, die jeweils einen Anteil des Lichtsignals transportieren. Die optische Faser 6 hat in der Regel eine Länge von ca. 5 m bis 30 m. Eine Modendispersion in der optischen Faser 6 führt dazu, dass es bei den Anteilen des Lichtsignals, die durch verschiedene Moden übertragen werden, zu Laufzeitunterschieden kommt, die letztendlich die erzielbare Messgenauigkeit begrenzen. Dies wird anhand der 2 und 3 näher erläutert. Nach Passieren der optischen Faser 6 wird das Lichtsignal vom Detektor 7 erfasst und zur Ermittlung der Distanz zwischen dem Polarisationsstrahlteiler 2 und dem ersten Rückreflektor 3 herangezogen. Daraus kann wiederum die Position, genauer gesagt eine Positionskoordinate, des optischen Elements 10 ermittelt und für eine Positionssteuerung des optischen Elements 10 verwendet werden. Zur Erfassung des Lichtsignals kann der Detektor 7 eine oder mehrere Fotodioden aufweisen.The optical fiber 6 is a multimode fiber, so that when the light is coupled in, several modes are excited in the optical fiber 6 and the light signal is thus transported through the optical fiber 6 by means of several modes, each of which contains a portion of the transport light signals. The optical fiber 6 usually has a length of about 5 m to 30 m. A mode dispersion in the optical fiber 6 means that there are transit time differences in the parts of the light signal that are transmitted by different modes, which ultimately limit the achievable measurement accuracy. This is based on the 2 and 3 explained in more detail. After passing through the optical fiber 6, the light signal is detected by the detector 7 and used to determine the distance between the polarization beam splitter 2 and the first back reflector 3. From this, in turn, the position, more precisely a position coordinate, of the optical element 10 can be determined and used for position control of the optical element 10 . To detect the light signal, the detector 7 can have one or more photodiodes.

2 zeigt einen Querschnitt und ein Brechungsindexprofil einer optischen Faser 6, die ein Stufenindex-Profil aufweist, in einer schematischen Darstellung. Im oberen Teil der 2 ist die optische Faser 6 im Querschnitt dargestellt. Im unteren Teil der 2 ist das zugehörige Brechungsindexprofil dargestellt, bei dem der Brechungsindex n des Materials der optischen Faser 6 über die Ortskoordinate x aufgetragen ist. Die optische Faser 6 weist einen zylindrischen Kern 11 und einen hohlzylindrischen Mantel 12 auf, der den Kern 11 umschließt. Der Kern 11 der optischen Faser 6 weist einen räumlich konstanten Brechungsindex ncore auf, der größer ist als ein räumlich konstanter Brechungsindex ncladding des Mantels 12 der optischen Faser 6. Somit kommt es im radialen Bereich des Übergangs vom Mantel 12 der optischen Faser 6 zum Kern 11 der optischen Faser 6 zu einem Sprung des Brechungsindex n vom niedrigen Wert ncladding des Mantels 12 zum hohen Wert ncore des Kerns 11. Der Unterschied des Brechungsindex n zwischen Kern 11 und Mantel 12 der optischen Faser 6 ermöglicht eine Führung von Licht innerhalb des Kerns11, da es im radialen Bereich des Übergangs vom Kern 11 zum Mantel 12 zu einer Reflektion des Lichts kommt, solange der Grenzwinkel der Totalreflektion nicht überschritten wird. 2 Fig. 12 shows a cross section and a refractive index profile of an optical fiber 6 having a step index profile in a schematic representation. In the upper part of the 2 the optical fiber 6 is shown in cross section. In the lower part of 2 the associated refractive index profile is shown, in which the refractive index n of the material of the optical fiber 6 is plotted against the spatial coordinate x. The optical fiber 6 has a cylindrical core 11 and a hollow-cylindrical cladding 12 which encloses the core 11 . The core 11 of the optical fiber 6 has a spatially constant refractive index n core that is greater than a spatially constant refractive index n cladding of the cladding 12 of the optical fiber 6 Core 11 of optical fiber 6 to a jump in refractive index n from the low value n cladding of cladding 12 to the high value n core of core 11. The difference in refractive index n between core 11 and cladding 12 of optical fiber 6 allows light to be guided within of the core 11, since the light is reflected in the radial region of the transition from the core 11 to the cladding 12 as long as the critical angle of total reflection is not exceeded.

Bei der in 2 dargestellten optischen Faser 6 handelt es sich um eine Multimode-Faser, in der sich gleichzeitig mehrere Moden ausbreiten können. Der Kern 11 der optischen Faser 6 kann einen Durchmesser von ca. 50 µm aufweisen. Dann beträgt die Modendispersion in der optischen Faser 6 ca. 10 bis 20 ps/m. Falls eine optische Faser 6 zum Einsatz kommt, die einen Kern 11 mit einem größeren Durchmesser aufweist, kann die Modendispersion auch 100 ps/m oder mehr betragen.At the in 2 The optical fiber 6 shown is a multimode fiber in which several modes can propagate at the same time. The core 11 of the optical fiber 6 can have a diameter of approximately 50 μm. Then the mode dispersion in the optical fiber 6 is about 10 to 20 ps/m. If an optical fiber 6 having a core 11 with a larger diameter is used, the mode dispersion can also be 100 ps/m or more.

Für eine Modendispersion von 10 ps/m und eine Länge der optischen Faser 6 von 20 m ergibt sich ein Laufzeitunterschied δt zwischen den Moden von 200 ps. Bei einer Splitfrequenz fs = 100 MHz, einer Messwellenlänge λ = 633 nm und einem 4-fachen Durchlauf der Laserstrahlung durch die Interferometeroptik 8 ergibt sich aus diesem Laufzeitunterschied δt ein Positionsfehler δz von bis zu: δ z = 1 2 4 λ δ t f s = 158 p m

Figure DE102021204086A1_0001
For a mode dispersion of 10 ps/m and a length of the optical fiber 6 of 20 m, there is a transit time difference Δt between the modes of 200 ps. With a split frequency f s = 100 MHz, a measuring wavelength λ = 633 nm and a 4-fold passage of the laser radiation through the interferometer optics 8, this transit time difference δt results in a position error δz of up to: δ e.g = 1 2 4 λ δ t f s = 158 p m
Figure DE102021204086A1_0001

Für andere als die vorstehend genannten Werte kann der durch die Modendispersion verursachte Laufzeitunterschied δt durch die folgende Formel abgeschätzt werden: δ t = L N A 2 2 c n c o r e

Figure DE102021204086A1_0002
For values other than those mentioned above, the transit time difference δt caused by the mode dispersion can be estimated using the following formula: δ t = L N A 2 2 c n c O right e
Figure DE102021204086A1_0002

Dabei sind L die Länge, NA die numerische Apertur und ncore der Brechungsindex des Kerns 11 der optischen Faser 6 und c die Vakuumlichtgeschwindigkeit.where L is the length, NA is the numerical aperture and n core is the refractive index of the core 11 of the optical fiber 6 and c is the vacuum speed of light.

Mit der in 2 dargestellten optischen Faser 6, die ein Stufenindex-Profil aufweist, lässt sich innerhalb des im Rahmen der Erfindung sinnvoll zugänglichen Parameterraums keine substantielle Reduzierung des Laufzeitunterschieds δt und somit auch nicht des Positionsfehlers δz erreichen. Ein Positionsfehler δz im Bereich von 158 pm ist für präzise Distanzmessungen in der EUV-Mikrolithographie aber in der Regel zu groß, so dass im Rahmen der Erfindung bevorzugt eine andersartig ausgebildete optische Faser 6, insbesondere eine im Folgenden noch näher beschriebene optische Faser 6 mit einem Gradientenindex-Profil eingesetzt wird.with the inside 2 With the optical fiber 6 shown, which has a step index profile, no substantial reduction in the propagation time difference δt and thus also in the position error δz can be achieved within the parameter space reasonably accessible within the scope of the invention. A position error δz in the range of 158 pm is usually too large for precise distance measurements in EUV microlithography, so that within the scope of the invention, a differently designed optical fiber 6, in particular an optical fiber 6 described in more detail below with a Gradient index profile is used.

3 zeigt einen Querschnitt und ein Brechungsindexprofil einer optischen Faser 6, die ein Gradientenindex-Profil aufweist, in einer schematischen Darstellung. Die Art der Darstellung ist analog zu 2 gewählt. 3 Fig. 12 shows a cross section and a refractive index profile of an optical fiber 6 having a graded index profile in a schematic representation. The type of representation is analogous to 2 chosen.

In Übereinstimmung mit 2 weist auch die in 3 dargestellte optische Faser 6 einen zylinderförmigen Kern 11 auf, der von einem hohlzylindrischen Mantel 12 umschlossen ist und der Kern 11 der optischen Faser 6 weist einen Brechungsindex ncore auf, der größer ist als ein Brechungsindex ncladding des Mantels der optischen Faser 6. Allerdings ist der Brechungsindex ncore des Kerns 11 der in 3 dargestellten optischen Faser 6 nicht räumlich konstant, sondern nimmt radial nach außen gemäß einer vorgegebenen Funktion kontinuierlich ab. Somit kommt es im radialen Bereich des Übergangs vom Mantel 12 zum Kern 11 nicht zu einem Sprung des Brechungsindex n vom niedrigen Wert ncladding des Mantels 12 zum hohen Wert ncore des Kerns 11, sondern zu einem kontinuierlichen Verlauf. Beispielsweise kann der Brechungsindex ncore des Kerns 11 radial nach außen gemäß einem parabolischen Profil abnehmen. Auch andersartig ausgebildete Profile sind möglich und es ist auch möglich, ein geeignetes Profil durch eine Optimierung unter Berücksichtigung des maximal zulässigen Laufzeitunterschieds δt zu ermitteln.In accordance with 2 also points out the in 3 The optical fiber 6 shown has a cylindrical core 11 which is surrounded by a hollow cylindrical cladding 12 and the core 11 of the optical fiber 6 has a refractive index n core which is greater than a refractive index n cladding of the cladding of the optical fiber 6. However, the refractive index n core of the core 11 of the in 3 illustrated optical fiber 6 is not spatially constant, but decreases radially outward according to a predetermined function continuously. Thus, in the radial area of the transition from the cladding 12 to the core 11, there is no jump in the refractive index n from the low value n cladding of the cladding 12 to the high value n core of the core 11, but rather a continuous progression. For example, the refractive index n core of the core 11 can decrease radially outwards according to a parabolic profile. Differently designed profiles are also possible and it is also possible to use a suitable one Profile to be determined by optimization taking into account the maximum permissible runtime difference δt.

In einer optischen Faser 6 mit einem Gradientenindex-Profil wird eine vergleichsweise geringe Zahl von Moden angeregt. Außerdem ist die optische Weglänge, d. h. der über den zurückgelegten Weg integrierte Brechungsindex, in einer optischen Faser 6 mit einem Gradientenindex-Profil bei einer geeigneten Wahl des radialen Brechungsindex-Verlaufs für alle Moden nahezu gleich. Es kommt daher lediglich zu einer geringen Modendispersion und demgemäß auch zu einem geringen Laufzeitunterschied δt zwischen den Moden und somit zu einem geringen Positionsfehler δz.A comparatively small number of modes are excited in an optical fiber 6 with a gradient index profile. In addition, the optical path length, i. H. the refractive index integrated over the path covered, is almost the same for all modes in an optical fiber 6 with a graded index profile given a suitable choice of the radial refractive index profile. Therefore, there is only a small mode dispersion and accordingly also a small delay time difference δt between the modes and thus a small position error δz.

Mit der in 3 dargestellten Faser 6 lässt sich eine Modendispersion von 1 ps/m oder weniger erreichen. Dieser Wert entspricht 10 % der Modendispersion der in 2 dargestellten optischen Faser 6, die ein Stufenindexprofil aufweist. Demgemäß reduziert sich auch der durch die optische Faser 6 hervorgerufene Positionsfehler δz auf 10 % des für 2 genannten Werts, d. h. auf ca. 16 pm. Mit der in 3 dargestellten optischen Faser 6, die ein Gradientenindex-Profil aufweist, lässt sich somit eine sehr hohe Messgenauigkeit erreichen.with the inside 3 A mode dispersion of 1 ps/m or less can be achieved with the fiber 6 shown. This value corresponds to 10% of the mode dispersion of the in 2 illustrated optical fiber 6 having a step-index profile. Accordingly, the position error δz caused by the optical fiber 6 is reduced to 10% of that for 2 mentioned value, ie to approx. 16 pm. with the inside 3 The optical fiber 6 shown, which has a gradient index profile, can thus achieve a very high measurement accuracy.

Eine weitere Reduzierung des Laufzeitunterschieds δt lässt sich über die Ausgestaltung der Einkoppelung der Laserstrahlung in die optische Faser 6 erzielen. Es ist günstig, die Einkoppelung so zu gestalten, dass möglichst wenige Moden in der optischen Faser 6 angeregt werden. Dies wird im Folgenden anhand der 4 und 5 näher erläutert.A further reduction in the transit time difference Δt can be achieved by designing the way in which the laser radiation is coupled into the optical fiber 6 . It is favorable to design the in-coupling in such a way that as few modes as possible are excited in the optical fiber 6 . This is explained below using the 4 and 5 explained in more detail.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Einkoppeloptik 5 in einer schematischen Darstellung. 4 shows an embodiment of the coupling optics 5 in a schematic representation.

Die in 4 dargestellte Einkoppeloptik 5 weist eine erste Linse 13 und eine zweite Linse 14 auf. Die erste Linse 13 weist eine positive Brechkraft auf und ist direkt an einem Ende der optischen Faser 6 angeordnet oder ausgebildet, d. h. die erste Linse 13 berührt die optische Faser 6 und es existiert kein Luftspalt zwischen der ersten Linse 13 und der optischen Faser 6. Insbesondere kann die erste Linse 13 einteilig mit der optischen Faser 6 ausgebildet sein. Die erste Linse 13 kann sich insbesondere lediglich über den Durchmesserbereich des Kerns 11 der optischen Faser 6 erstrecken, um eine Kopplung in den Mantel 12 der optischen Faser 6 zu vermeiden. In einem Abstand zur ersten Linse 13 ist die zweite Linse 14 angeordnet, die einen wesentlich größeren Durchmesser als die erste Linse 13 aufweist. Die zweite Linse 14 besitzt ebenfalls eine positive Brechkraft.In the 4 The coupling optics 5 shown have a first lens 13 and a second lens 14 . The first lens 13 has a positive refractive power and is arranged or formed directly at an end of the optical fiber 6, ie the first lens 13 touches the optical fiber 6 and there is no air gap between the first lens 13 and the optical fiber 6. In particular For example, the first lens 13 may be formed integrally with the optical fiber 6. In particular, the first lens 13 can only extend over the diameter range of the core 11 of the optical fiber 6 in order to avoid coupling into the cladding 12 of the optical fiber 6 . The second lens 14 , which has a significantly larger diameter than the first lens 13 , is arranged at a distance from the first lens 13 . The second lens 14 also has a positive refractive power.

Nach Passieren der Interferometeroptik 8 weist das durch die Laserstrahlung ausgebildete Lichtbündel, das in 4 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, einen wesentlich größeren Durchmesser als die optische Faser 6, insbesondere als der Kern 11 der optischen Faser 6, auf. Die zweite Linse 14 und die erste Linse 13 bilden zusammen ein Teleskop, das den Durchmesser des Lichtbündels an die optische Faser 6 anpasst. Insbesondere wird der Durchmesser des Lichtbündels so angepasst, dass er im Wesentlichen mit dem Durchmesser der Grundmode der optischen Faser 6 übereinstimmt. Bei der Dimensionierung dieses Teleskops wird auch die numerische Apertur NA der optischen Faser 6 berücksichtigt und das Lichtbündel an diese numerische Apertur NA angepasst. Umgekehrt ist es auch möglich über die Dotierung der optischen Faser 6 den Brechungsindex n und die Numerische Apertur NA der optischen Faser 6 an das Teleskop oder eine sonstige Einkoppeloptik 5 anzupassen. Somit trifft die Laserstrahlung nach Passieren der Einkoppeloptik 5 als ein Lichtbündel mit einem passenden Durchmesser und einer passenden numerischen Apertur auf die optische Faser 6. Das hat zur Folge, dass nur wenige Moden oder sogar nur die Grundmode in der optischen Faser 6 angeregt werden bzw. wird.After passing through the interferometer optics 8, the light beam formed by the laser radiation, which 4 indicated by dashed lines, has a substantially larger diameter than the optical fiber 6, in particular than the core 11 of the optical fiber 6. The second lens 14 and the first lens 13 together form a telescope that adapts the diameter of the light beam to the optical fiber 6 . In particular, the diameter of the light beam is adjusted so that it essentially corresponds to the diameter of the fundamental mode of the optical fiber 6 . When dimensioning this telescope, the numerical aperture NA of the optical fiber 6 is also taken into account and the light bundle is adapted to this numerical aperture NA. Conversely, it is also possible to adapt the refractive index n and the numerical aperture NA of the optical fiber 6 to the telescope or other coupling optics 5 by doping the optical fiber 6 . Thus, after passing through the coupling optics 5, the laser radiation hits the optical fiber 6 as a light beam with a suitable diameter and a suitable numerical aperture. The consequence of this is that only a few modes or even only the fundamental mode are excited in the optical fiber 6 or will.

An die Stelle des durch die zweite Linse 14 und die erste Linse 13 ausgebildeten Teleskops kann auch eine einzige langbrennweitige Linse treten, wenn der Bauraum das zulässt.A single lens with a long focal length can also take the place of the telescope formed by the second lens 14 and the first lens 13 if the installation space permits.

Die Anpassung der numerischen Apertur der Laserstrahlung an die optische Faser 6 kann dadurch vorgenommen werden, dass die Strahltaille eines idealerweise Gauß-förmigen Laserstrahls in die Ebene des Endes der optischen Faser 6 gelegt wird.The numerical aperture of the laser radiation can be adapted to the optical fiber 6 by placing the beam waist of an ideally Gaussian laser beam in the plane of the end of the optical fiber 6 .

Es besteht auch die Möglichkeit, in die Signalübertragung zwischen der Interferometeroptik 8 und dem Detektor 7 eine optische Faser 6 einzubeziehen, die als eine Singlemode-Faser ausgebildet ist. Allerdings ist eine direkte Einkoppelung der Laserstrahlung nach dem Durchgang durch die Interferometeroptik 8 in der Regel ungünstig, da dies mit einem sehr hohen Lichtverlust verbunden ist. Durch eine stufenweise Einkoppelung kann der Lichtverlust reduziert werden. Dies wird anhand von 5 erläutert.There is also the possibility of including an optical fiber 6, which is designed as a single-mode fiber, in the signal transmission between the interferometer optics 8 and the detector 7. However, direct coupling of the laser radiation after it has passed through the interferometer optics 8 is generally unfavorable, since this is associated with a very high loss of light. The loss of light can be reduced by a gradual coupling. This is based on 5 explained.

5 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Einkoppelung in eine optische Faser 6, die als Singlemode-Faser ausgebildet ist, in einer schematischen Darstellung. 5 shows a possible embodiment of the coupling into an optical fiber 6, which is designed as a single-mode fiber, in a schematic representation.

In 5 ist eine Einkoppelfaser 15 dargestellt, die als eine Multimode-Faser ausgebildet und auf eine Gradientenindex-Linse 16 gespleißt ist. An die Gradientenindex-Linse 16 schließt sich die optische Faser 6 an, die als eine Singlemode-Faser ausgebildet ist.In 5 a coupling fiber 15 is shown, which is designed as a multimode fiber and spliced onto a graded index lens 16 . At the gradient index lens 16 closes the opti cal fiber 6, which is designed as a single-mode fiber.

Die Einkoppelung der Laserstrahlung, die zuvor die Interferometeroptik 8 passiert hat, in die Einkoppelfaser 15 kann auf die bereits beschriebene Weise der Einkoppelung in eine Multimode-Faser erfolgen. Nach Passieren der Einkoppelfaser 15 gelangt die Laserstrahlung in die Gradientenindex-Linse 16. Die Gradientenindex-Linse 16 weist einen Verlauf des Brechungsindex auf, der durch gestrichelte Linien angedeutet ist und der sich in Längsrichtung der Gradientenindex-Linse 16 mit zunehmender Annäherung an die als Singlemode-Faser ausgebildete optische Faser 6 radial einschnürt. Dadurch wird in Längsrichtung der Gradientenindex-Linse 16 eine positive Brechkraft erzeugt, die eine Reduktion des Durchmessers des Lichtbündels beim Passieren der Gradientenindex-Linse 16 zur Folge hat. Auf diese Weise wird der Durchmesser des Lichtbündels ohne erheblichen Lichtverlust an den sehr kleinen Durchmesser der als Singlemode-Faser ausgebildeten optischen Faser 6 angepasst und es erfolgt eine Einkoppelung in die optische Faser 6.The laser radiation, which has previously passed through the interferometer optics 8, can be coupled into the coupling fiber 15 in the manner already described for coupling into a multimode fiber. After passing through the coupling fiber 15, the laser radiation enters the gradient index lens 16. The gradient index lens 16 has a course of the refractive index, which is indicated by dashed lines and which changes in the longitudinal direction of the gradient index lens 16 as it approaches the as a single mode -Fiber-trained optical fiber 6 constricts radially. As a result, a positive refractive power is generated in the longitudinal direction of the gradient index lens 16, which results in a reduction in the diameter of the light beam when passing through the gradient index lens 16. In this way, the diameter of the light beam is adapted to the very small diameter of the optical fiber 6 designed as a single-mode fiber without any significant loss of light, and coupling into the optical fiber 6 takes place.

Bei einer Abwandlung der in 5 dargestellten Ausgestaltung wird die Gradientenindex-Linse 16 durch eine konisch ausgebildete Faser ersetzt, d. h. eine Faser mit einem Querschnitt, der sich entlang der Längsrichtung der Faser verengt.In a modification of the in 5 In the illustrated embodiment, the graded index lens 16 is replaced by a tapered fiber, ie, a fiber having a cross-section that narrows along the length of the fiber.

Bei allen Ausführungsbeispielen können die Endflächen der optischen Faser 6 zur Vermeidung störender Rückreflexe und damit verbundener Etalon-Effekte oder zusätzlicher Störung der Laufzeiteigenschaften durch Mehrfachdurchläufe mit einer Antireflexschicht versehen werden. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, die Endflächen der optischen Faser 6 abzuschrägen.In all of the exemplary embodiments, the end faces of the optical fiber 6 can be provided with an anti-reflection layer in order to avoid disruptive back reflections and associated etalon effects or additional disruption to the propagation time properties due to multiple passes. Additionally or alternatively, it is possible to bevel the end faces of the optical fiber 6.

Anstelle der Ausbildung als Gradientenindex-Faser kann die optische Faser 6 auch als eine Photonic-Crystal-Faser ausgebildet sein.Instead of being designed as a gradient index fiber, the optical fiber 6 can also be designed as a photonic crystal fiber.

BezugszeichenlisteReference List

11
Heterodynlaserheterodyne laser
22
Polarisationsstrahlteilerpolarizing beam splitter
33
Erster RückreflektorFirst rear reflector
44
Zweiter RückreflektorSecond rear reflector
55
Einkoppeloptikcoupling optics
66
Optische Faseroptical fiber
77
Detektordetector
88th
Interferometeroptikinterferometer optics
99
GehäuseHousing
1010
Optisches Elementoptical element
1111
Kerncore
1212
Mantela coat
1313
Erste LinseFirst lens
1414
Zweite LinseSecond lens
1515
Einkoppelfaserlaunch fiber
1616
Gradientenindex-Linsegradient index lens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 4784489 B [0003]US4784489B [0003]

Claims (15)

Heterodyninterferometer zur Ermittlung einer Distanz in einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, mit - einer Interferometeroptik (8), - einem Detektor (7) zur Detektion von Licht eines Lichtbündels, das die Interferometeroptik (8) passiert hat, - einer als eine Gradientenindex-Faser ausgebildeten optischen Faser (6) zur Übertragung des Lichts von der Interferometeroptik (8) zum Detektor (7) und - einer Einkoppeloptik (5) zur Anpassung des Durchmessers und der numerischen Apertur des Lichtbündels an die optische Faser (6).Heterodyne interferometer for determining a distance in a microlithographic projection exposure system, with - an interferometer lens (8), - a detector (7) for detecting light of a light beam that has passed the interferometer optics (8), - an optical fiber (6) designed as a gradient index fiber for transmitting the light from the interferometer optics (8) to the detector (7) and - A coupling lens (5) for adapting the diameter and the numerical aperture of the light beam to the optical fiber (6). Heterodyninterferometer zur Ermittlung einer Distanz in einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, mit - einer Interferometeroptik (8), - einem Detektor (7) zur Detektion von Licht eines Lichtbündels, das die Interferometeroptik (8) passiert hat, - einer optischen Faser (6) zur Übertragung des Lichts von der Interferometeroptik (8) zum Detektor (7), wobei die optische Faser (6) eine Modendispersion von maximal 1 ps/m aufweist und - einer Einkoppeloptik (5) zur Anpassung des Durchmessers und der numerischen Apertur des Lichtbündels an die optische Faser (6).Heterodyne interferometer for determining a distance in a microlithographic projection exposure system, with - an interferometer lens (8), - a detector (7) for detecting light of a light beam that has passed the interferometer optics (8), - an optical fiber (6) for transmitting the light from the interferometer optics (8) to the detector (7), the optical fiber (6) having a mode dispersion of at most 1 ps/m and - A coupling lens (5) for adapting the diameter and the numerical aperture of the light beam to the optical fiber (6). Heterodyninterferometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchmesser des Lichtbündels beim Auftreffen auf die optische Faser (6) im Wesentlichen mit dem Durchmesser der Grundmode der optischen Faser (6) übereinstimmt.Heterodyne interferometer according to one of the preceding claims, in which the diameter of the light beam when impinging on the optical fiber (6) essentially corresponds to the diameter of the fundamental mode of the optical fiber (6). Heterodyninterferometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die numerische Apertur des Lichtbündels beim Auftreffen auf die optische Faser (6) im Wesentlichen mit der numerischen Apertur der optischen Faser (6) übereinstimmt.Heterodyne interferometer according to one of the preceding claims, in which the numerical aperture of the light beam when impinging on the optical fiber (6) essentially corresponds to the numerical aperture of the optical fiber (6). Heterodyninterferometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einkoppeloptik (5) eine Teleskopoptik aufweist.Heterodyne interferometer according to one of the preceding claims, in which the in-coupling optics (5) have telescopic optics. Heterodyninterferometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einem Ende der optischen Faser (6) eine Linse (13) derart angeordnet ist, dass die Linse (13) die optische Faser (6) berührt.Heterodyne interferometer according to one of the preceding claims, wherein a lens (13) is arranged at one end of the optical fiber (6) in such a way that the lens (13) touches the optical fiber (6). Heterodyninterferometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Ende der optischen Faser (6) eine Antireflexschicht aufweist.A heterodyne interferometer as claimed in any preceding claim, wherein at least one end of the optical fiber (6) has an antireflection coating. Heterodyninterferometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Ende der optischen Faser (6) einen von 90° abweichenden Winkel mit der Richtung der Längserstreckung der optischen Faser (6) in einem unmittelbar an das Ende angrenzenden Bereich der optischen Faser (6) aufweist.A heterodyne interferometer as claimed in any preceding claim, wherein at least one end of the optical fiber (6) is at an angle other than 90° with the direction of elongation of the optical fiber (6) in a region of the optical fiber (6) immediately adjacent the end. Heterodyninterferometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Brechungsindex und die numerische Apertur der optischen Faser (6) durch eine Dotierung an die Einkoppeloptik (5) angepasst sind.Heterodyne interferometer according to one of the preceding claims, in which the refractive index and the numerical aperture of the optical fiber (6) are adapted to the coupling optics (5) by doping. Heterodyninterferometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Interferometeroptik (8) einen Rückreflektor (3) aufweist, der an einem optischen Element (10) der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet ist.Heterodyne interferometer according to one of the preceding claims, in which the interferometer optics (8) have a back reflector (3) which is arranged on an optical element (10) of the projection exposure system. Heterodyninterferometer nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei die optische Faser (6) als eine Photonic-Crystal-Faser ausgebildet ist.Heterodyne interferometer according to one of claims 2 until 10 , wherein the optical fiber (6) is designed as a photonic crystal fiber. Heterodyninterferometer nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei die optische Faser (6) als eine Singlemode-Faser ausgebildet ist.Heterodyne interferometer according to one of claims 2 until 10 , wherein the optical fiber (6) is designed as a single-mode fiber. Beleuchtungssystem der Mikrolithographie mit einem Heterodyninterferometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Microlithography illumination system with a heterodyne interferometer according to one of the preceding claims. Projektionssystem der Mikrolithographie mit einem Heterodyninterferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 12.Microlithographic projection system with a heterodyne interferometer according to one of Claims 1 until 12 . Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie mit einem Heterodyninterferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 12.Microlithographic projection exposure system with a heterodyne interferometer according to one of Claims 1 until 12 .
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